JP3476409B2 - Plasma CVD equipment - Google Patents

Plasma CVD equipment

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマCVD装置
に関するものであり、特にシリコン窒化膜(SiN膜)
とフッ素含有シリコン酸化膜(SiOF膜)を連続して
同一チャンバーで成膜するCVD装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD apparatus, and particularly to a silicon nitride film (SiN film).
And a fluorine-containing silicon oxide film (SiOF film) continuously in the same chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の微細化に伴い、半導体装置
の微細な多層配線が必須になっている。その半導体装置
の動作速度遅延を防止するために配線にはCu配線の使
用が望まれており、層間絶縁膜には低誘電率膜の使用が
必要とされている。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor elements, fine multilayer wiring of semiconductor devices has become essential. In order to prevent the operation speed delay of the semiconductor device, it is desired to use Cu wiring for the wiring, and it is necessary to use a low dielectric constant film for the interlayer insulating film.

【0003】低誘電率膜は、従来使用していたシリコン
酸化膜(SiO2 膜)と同じ製造プロセスで容易に集積
化できるSiOF膜を使用することによって、比較的早
期に製品化できると考えられている。
It is considered that the low dielectric constant film can be commercialized relatively early by using the SiOF film which can be easily integrated in the same manufacturing process as the conventionally used silicon oxide film (SiO 2 film). ing.

【0004】また、通常Cu配線上の層間絶縁膜の形成
は、Cu配線の酸化を防止するためSiN膜を形成後S
iO2 膜を形成する方法を用いており、これらの工程は
コストを低減するためにSiN膜、SiO2 膜を同一チ
ャンバーで連続して形成することが望まれる。低誘電率
化としてSiO2 膜からSiOF膜に変更する場合も、
同様に同一チャンバーでの連続成膜が望まれる。
Further, in general, the formation of the interlayer insulating film on the Cu wiring is performed after the SiN film is formed in order to prevent the Cu wiring from being oxidized.
The method of forming the iO 2 film is used, and in these steps, it is desirable to continuously form the SiN film and the SiO 2 film in the same chamber in order to reduce the cost. When changing from a SiO 2 film to a SiOF film to lower the dielectric constant,
Similarly, continuous film formation in the same chamber is desired.

【0005】次に図5を用い、実際にSiN膜およびS
iOF膜を同一チャンバーで成膜した従来例を説明す
る。
Next, referring to FIG. 5, the SiN film and the S
A conventional example in which an iOF film is formed in the same chamber will be described.

【0006】図5の断面図を参照すると、この例は平行
平板型プラズマCVD装置を示している。装置の構成と
しては、チャンバー11にファイナルバルブ12が設置
されたN2 Oガス配管1と、SiF4 ガス配管2、NH
3 ガス配管3およびSiH4ガス配管4が同一ラインに
合流した後にファイナルバルブ23が設置されており、
その配管がチャンバー11に接続されている。チャンバ
ー11上部にシャワーヘッド兼上部電極7と高周波電源
5が、そしてチャンバー下部に低周波電源6が接続され
たヒーター兼下部電極9が設けられ、その上にウェハ8
が設置されている。そしてチャンバー側壁に排気部10
が設けられた構成になっている。
Referring to the sectional view of FIG. 5, this example shows a parallel plate type plasma CVD apparatus. The configuration of the apparatus is as follows: N 2 O gas pipe 1 in which a final valve 12 is installed in a chamber 11, SiF 4 gas pipe 2, NH
The final valve 23 is installed after the 3 gas pipe 3 and the SiH 4 gas pipe 4 join the same line,
The pipe is connected to the chamber 11. A shower head / upper electrode 7 and a high-frequency power source 5 are provided above the chamber 11, and a heater / lower electrode 9 to which a low-frequency power source 6 is connected is provided at the lower portion of the chamber.
Is installed. Then, the exhaust unit 10 is provided on the side wall of the chamber.
Is provided.

【0007】次に膜形成のステップを説明する。まず第
1ステップとして、NH3 ガスバルブ15、SiH4
スバルブ16およびファイナルバルブ23を開き、NH
3 ガスおよびSiH4 ガスをチャンバー11に導入し、
SiN膜を成膜した。基板温度は400℃、チャンバー
圧力は4〜5Torrにコントロールした。そして、高
周波電源5,低周波電源6のパワーをそれぞれ約500
W、500Wかけることにより、この階段でウェハ8上
に膜厚約100nmのSiN膜が成膜された。
Next, the steps of film formation will be described. First, as the first step, the NH 3 gas valve 15, the SiH 4 gas valve 16 and the final valve 23 are opened to
3 gas and SiH 4 gas are introduced into the chamber 11,
A SiN film was formed. The substrate temperature was controlled at 400 ° C. and the chamber pressure was controlled at 4-5 Torr. The power of the high frequency power supply 5 and the power of the low frequency power supply 6 are each about 500
By applying W and 500 W, a SiN film having a film thickness of about 100 nm was formed on the wafer 8 in this step.

【0008】次に第2ステップとして、SiN膜を成膜
後高周波電源5,低周波電源6のパワーをOFFとし、
NH3 ガスバルブ15、SiH4 ガスバルブ16を閉め
ることにより、SiH4 ガスおよびNH3 ガスの導入を
停止し、SiF4 ガスバルブ13A、NH3 ガスバルブ
15,SiH4 ガスバルブ16からチャンバー11間の
配管内の残留ガスを排気する。
Next, as a second step, after forming the SiN film, the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 are turned off,
By closing the NH 3 gas valve 15 and the SiH 4 gas valve 16, the introduction of the SiH 4 gas and the NH 3 gas is stopped, and the SiF 4 gas valve 13A, the NH 3 gas valve 15, and the SiH 4 gas valve 16 remain in the pipe between the chambers 11. Exhaust gas.

【0009】次にN2 Oガスバルブである、ファイナル
バルブ12およびSiF4 ガスバルブ13A、SiH4
ガスバルブ16及びファイナルバルブ23を開くことに
より、N2 Oガス、SiF4 ガスおよびSiH4 ガスを
チャンバー11に導入し、SiOF膜の成膜を試みた。
基板温度は400℃、チャンバー圧力は4〜5Torr
にコントロールした。
Next, the final valve 12, the SiF 4 gas valve 13A, and the SiH 4 which are N 2 O gas valves.
By opening the gas valve 16 and the final valve 23, N 2 O gas, SiF 4 gas and SiH 4 gas were introduced into the chamber 11 to try to form a SiOF film.
Substrate temperature is 400 ° C, chamber pressure is 4-5 Torr
Controlled.

【0010】そして高周波電源5、低周波電源6のパワ
ーをそれぞれ約500W、500Wかけることにより、
この段階でウェハ8上にSiOF膜が成膜される予定で
あったが、反応生成物のパーティクルが付着していただ
けであった。そしてこのステップで配管内につまりが生
じガスが流れなくなってしまった。ファイナルバルブ2
3付近の配管を取り外して分析してみると、[(NH
42 SiF6 ]と判断される反応生成物が分析により
確認された。これによりSiF4 とNH3 が常温・真空
下で反応することが確認された。
By applying the powers of the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 to about 500 W and 500 W, respectively,
At this stage, the SiOF film was to be formed on the wafer 8 but only the reaction product particles were attached. At this step, the pipe was clogged and the gas stopped flowing. Final valve 2
When the pipes near 3 were removed and analyzed, [(NH
4 ) 2 SiF 6 ], the reaction product was confirmed by analysis. This confirmed that SiF 4 and NH 3 react at room temperature and under vacuum.

【0011】次に、SiF4 とNH3 が常温で反応する
ことから、同一チャンバーでの連続成膜を断念し、Si
N膜とSiOF膜をそれぞれ別のチャンバーで成膜する
方法について図6及び図7の断面図を用いて説明する。
Next, since SiF 4 and NH 3 react at room temperature, continuous film formation in the same chamber was abandoned, and Si
A method of forming the N film and the SiOF film in different chambers will be described with reference to the sectional views of FIGS. 6 and 7.

【0012】図6はSiN膜成膜用チャンバー11を示
しており、ファイナルバルブ14を開けることにより、
NH3 ガスおよびSiH4 ガスをチャンバー11に導入
し、SiN膜を成膜する。基板温度は400℃、チャン
バー圧力は4〜5Torrにコントロールした。
FIG. 6 shows a chamber 11 for depositing a SiN film, which is opened by opening a final valve 14.
NH 3 gas and SiH 4 gas are introduced into the chamber 11 to form a SiN film. The substrate temperature was controlled at 400 ° C. and the chamber pressure was controlled at 4-5 Torr.

【0013】NH3 ガス配管3およびSiH4 ガス配管
4からチャンバー11へ各々のガスを導入している。高
周波電源5、低周波電源6のパワーをそれぞれ約500
W、500Wかけることにより、この段階でウェハ8上
に膜厚約100nmのSiN膜が成膜された。
Each gas is introduced into the chamber 11 from the NH 3 gas pipe 3 and the SiH 4 gas pipe 4. The power of the high frequency power source 5 and the power of the low frequency power source 6 are each about 500.
By applying W and 500 W, a SiN film having a film thickness of about 100 nm was formed on the wafer 8 at this stage.

【0014】さらに真空引き後、N2 ガスで大気に戻
し、ウェハ8を別のチャンバーに搬送後、図7に示すS
iOF膜成膜用チャンバー11に搬送した。
After further vacuuming, the atmosphere is returned to the atmosphere with N 2 gas, the wafer 8 is transferred to another chamber, and then S shown in FIG.
The film was transferred to the iOF film forming chamber 11.

【0015】図7はSiOF膜成膜用チャンバー11を
示しており、ファイナルバルブ12,14Bを開けるこ
とにより、N2 Oガス、SiF4 ガスをチャンバー11
に導入し、SiOF膜を成膜した。基板温度400℃、
チャンバー圧力4〜5Torrにコントロールした。高
周波電源5,低周波電源6のパワーをそれぞれ約500
W、500Wかけることにより、この段階でウェハ8上
にSiOF膜が成膜される。
FIG. 7 shows a chamber 11 for forming a SiOF film. By opening the final valves 12 and 14B, N 2 O gas and SiF 4 gas are supplied to the chamber 11.
And a SiOF film was formed. Substrate temperature 400 ℃,
The chamber pressure was controlled to 4-5 Torr. The power of the high-frequency power supply 5 and the low-frequency power supply 6 is about 500 each.
By applying W and 500 W, the SiOF film is formed on the wafer 8 at this stage.

【0016】この方法では、2つのチャンバーを用いて
おり、それを搬送する時間を考慮するとスループットが
遅くなってしまうことと、2つのチャンバーが用いられ
ることで装置のコストが高くなってしまうという問題が
あった。
In this method, two chambers are used, and the throughput becomes slow when the time for carrying them is taken into consideration, and the cost of the apparatus increases due to the use of the two chambers. was there.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】まず図5に示した従来
のガス配管では、NH3 ガスとSiF4 ガスを同一ガス
配管にてチャンバーに導入する装置形態となっており、
共通のファイナルバルブしか設置されておらず、NH3
ガスの排気が不完全となりチャンバーの手前のガス配管
内でNH3 ガスとSiF4 ガスが混合するため、常温で
反応しガス配管内にNH3 とSiF4 の反応物[(NH
42 SiF6 ]が生成され、配管つまり起きる、また
は配管内の反応物によりウェハ上のパーティクルが多く
なるという課題があった。
First, the conventional gas pipe shown in FIG. 5 has a device form in which NH 3 gas and SiF 4 gas are introduced into the chamber through the same gas pipe.
Only a common final valve is installed, and NH 3
Since gas exhaust is incomplete and NH 3 gas and SiF 4 gas are mixed in the gas pipe in front of the chamber, they react at room temperature and the reaction product of NH 3 and SiF 4 [(NH
4 ) 2 SiF 6 ] was generated, and there was a problem in that the number of particles on the wafer increased due to the reaction in the pipe, that is, the generation of the pipe.

【0018】また反応を避けるため、図6、図7で説明
したようにSiN膜とSiOF膜を別チャンバーで成膜
する方法では、スループットが遅くなり、その装置的コ
ストも高くなってしまうという課題があった。
Further, in order to avoid the reaction, in the method of forming the SiN film and the SiOF film in the different chambers as described with reference to FIGS. 6 and 7, the throughput becomes slow and the apparatus cost becomes high. was there.

【0019】本発明の目的は、配管のつまりを防止し、
SiN膜とSiOF膜を同一チャンバーで成膜できるプ
ラズマCVD装置を提供することにある。
An object of the present invention is to prevent clogging of piping,
An object of the present invention is to provide a plasma CVD apparatus capable of forming a SiN film and a SiOF film in the same chamber.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】第1の発明のプラズマC
VD装置は、同一チャンバー内でシリコン窒化膜とフッ
素含有シリコン酸化膜を形成するプラズマCVD装置に
おいて、シリコン窒化膜の原料ガスの一部としてNH3
ガスを導入するNH3 ガス配管と、フッ素含有シリコン
酸化膜の原料ガスの一部としてSiF4 ガスを導入する
SiF4 ガス配管を別々にシャワーヘッド兼上部電極に
接続したことを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems Plasma C of the first invention
The VD apparatus is a plasma CVD apparatus for forming a silicon nitride film and a fluorine-containing silicon oxide film in the same chamber, and NH 3 is used as a part of a raw material gas for the silicon nitride film.
Those wherein the NH 3 gas pipe for introducing a gas, that is connected to the fluorine-containing silicon oxide film SiF 4 gas separately showerhead-upper electrode piping for introducing SiF 4 gas as a part of the raw material gas is there.

【0021】第2の発明のプラズマCVD装置は同一チ
ャンバー内でシリコン窒化膜とフッ素含有シリコン酸化
膜を形成するプラズマCVD装置において、シリコン窒
化膜の原料ガスの一部としてNH3 ガスを導入するNH
3 ガス配管と、フッ素含有シリコン酸化膜の原料ガスの
一部としてSiF4 ガスを導入するSiF4 ガス配管が
合流する手前でそれぞれ別々のバルブを持ち、SiF4
ガス配管に設置されたバルブとNH3 ガス配管に設置さ
れたバルブとが互いに連動しており、一方が開いている
ときは他方は閉じるように構成されていることを特徴と
するものである。
The plasma CVD apparatus of the second invention is a plasma CVD apparatus for forming a silicon nitride film and a fluorine-containing silicon oxide film in the same chamber. NH 3 gas is introduced as a part of the raw material gas for the silicon nitride film.
3 has a gas pipe, each separate valve in front of SiF 4 gas pipe merges to introduce SiF 4 gas as part of the raw material gas of the fluorine-containing silicon oxide film, SiF 4
The valve installed in the gas pipe and the valve installed in the NH 3 gas pipe are interlocked with each other, and when one is open, the other is closed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の
実施の形態を説明するための平行平板型のプラズマCV
D装置の断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a parallel plate type plasma CV for explaining the first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of D device.

【0023】図1を参照すると、本発明の平行平板型プ
ラズマCVD装置では、ファイナルバルブ12が設置さ
れたN2 Oガス配管1がシャワーヘッド兼上部電極外周
部7Aに接続されている。またNH3 ガス配管3および
SiH4 ガス配管4が同一配管に接続された後にファイ
ナルバルブ14を経てシャワーヘッド兼上部電極外周部
7Aに接続されている。さらにファイナルバルブ13が
設置されたSiF4 ガス配管2がシャワーヘッド兼上部
電極中心部7Bに接続されている。チャンバー11上部
にシャワーヘッド兼上部電極外周部および中心部7A,
7Bと高周波電源5、チャンバー下部にウェハ8をのせ
るヒーター兼下部電極9、低周波電源6及びチャンバー
側壁に排気部10がそれぞれ設けられた構成になってい
る。
Referring to FIG. 1, in the parallel plate type plasma CVD apparatus of the present invention, an N 2 O gas pipe 1 provided with a final valve 12 is connected to a shower head / upper electrode outer peripheral portion 7A. Further, the NH 3 gas pipe 3 and the SiH 4 gas pipe 4 are connected to the same pipe, and then connected to the shower head / upper electrode outer peripheral portion 7A via the final valve 14. Further, the SiF 4 gas pipe 2 in which the final valve 13 is installed is connected to the shower head / upper electrode central portion 7B. In the upper part of the chamber 11, the outer peripheral part of the shower head and upper electrode and the central part 7A
7B and a high frequency power source 5, a heater / lower electrode 9 for placing the wafer 8 on the lower portion of the chamber, a low frequency power source 6 and an exhaust portion 10 on the side wall of the chamber.

【0024】図2は本発明の第2の実施の形態を示す平
行平板型プラズマCVD装置の断面図であり、ファイナ
ルバルブ12が設置されたN2 Oガス配管1がシャワー
ヘッド兼上部電極7に接続されている。またバルブ15
が設置されたNH3 ガス配管3とバルブ16が設置され
たSiH4 ガス配管4が同一ラインに結合された後に、
ファイナルバルブ14を経てバルブ13を有するSiF
4 ガス配管2と合流しシャワーヘッド兼上部電極7に接
続されている。チャンバー11上部にシャワーヘッド兼
上部電極7と高周波電源5、チャンバー下部にウェハ8
をのせるヒーター兼下部電極9、低周波電源6及びチャ
ンバー側壁に排気部10がそれぞれ設けられた構成にな
っている。
FIG. 2 is a sectional view of a parallel plate type plasma CVD apparatus showing a second embodiment of the present invention, in which the N 2 O gas pipe 1 provided with a final valve 12 serves as a shower head / upper electrode 7. It is connected. Also valve 15
After the NH 3 gas pipe 3 in which is installed and the SiH 4 gas pipe 4 in which the valve 16 is installed are connected to the same line,
SiF having valve 13 through final valve 14
4 It joins the gas pipe 2 and is connected to the shower head / upper electrode 7. Shower head / upper electrode 7 and high frequency power source 5 are provided above the chamber 11, and wafer 8 is provided below the chamber.
A lower electrode 9 also serving as a heater for mounting a heater, a low-frequency power source 6, and an exhaust unit 10 are provided on the side wall of the chamber.

【0025】図3は本発明の第3の実施の形態を示す高
密度プラズマCVD装置の断面図である。ファイナルバ
ルブ12が設置されたN2 Oガス配管1、ファイナルバ
ブル13が設置されたSiF4 ガス配管2がチャンバー
11Aに接続されている。またNH3 ガス配管3とSi
4 ガス配管4が同一ラインに結合された後にファイナ
ルバルブ14を経てチャンバー11Aに接続されてい
る。それぞれのガスはガスのズル1A,2A,3Aを通
じてチャンバー内に導入される。チャンバー11A上部
のドーム部にコイル17および高周波電源5A、チャン
バー下部にウェハ8をのせるヒーター兼下部電極9およ
び高周波電源5B、チャンバー側壁に排気部10Aがそ
れぞれ設けられた構成になっている。
FIG. 3 is a sectional view of a high-density plasma CVD apparatus showing a third embodiment of the present invention. The N 2 O gas pipe 1 in which the final valve 12 is installed and the SiF 4 gas pipe 2 in which the final bubble 13 is installed are connected to the chamber 11A. Also, NH 3 gas pipe 3 and Si
After the H 4 gas pipe 4 is connected to the same line, it is connected to the chamber 11A via the final valve 14. Each gas is introduced into the chamber through the gas slurries 1A, 2A and 3A. The coil 17 and the high frequency power source 5A are provided on the dome portion above the chamber 11A, the heater / lower electrode 9 and the high frequency power source 5B for mounting the wafer 8 on the lower portion of the chamber, and the exhaust portion 10A are provided on the side wall of the chamber.

【0026】図4は本発明の第4の実施の形態を示す平
行平板型プラズマCVD装置であり、ファイナルバブル
12が設置されたN2 Oガス配管1がシャワーヘッド兼
上部電極7に接続されている。またNH3 ガスバルブ1
5が設置されたNH3 ガス配管3とSiF4 ガスバルブ
16が設置されたSiH4 配管4が同一ラインに結合さ
れた後にNH3 ・SiH4 バルブ14Aが設置されてい
る。さらにその配管とN2 ガスバルブ19が設置された
2 ガス配管18とSiF4 ガスバルブ13Aが設置さ
れたSiF4 ガス配管2とが、同一ラインに結合され二
手に分かれており、一方は排気バルブ22を経てガス排
気部21へ接続され、他方はファイナルバルブ20を経
てシャワーヘッド兼上部電極7に接続されている。チャ
ンバー11上部にシャワーヘッド兼上部電極7と高周波
電源5、チャンバー下部にウェハ8をのせるヒーター兼
下部電極9、低周波電源6、チャンバー側壁に排気部1
0がそれぞれ設けられた構成になっている。尚、N2
ス配管18は必要に応して用いてもよい。
FIG. 4 shows a parallel plate type plasma CVD apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, in which an N 2 O gas pipe 1 provided with a final bubble 12 is connected to a shower head / upper electrode 7. There is. Also NH 3 gas valve 1
After the NH 3 gas pipe 3 in which No. 5 is installed and the SiH 4 pipe 4 in which the SiF 4 gas valve 16 is installed are connected to the same line, the NH 3 · SiH 4 valve 14A is installed. Furthermore its pipe and N 2 gas valve 19 is installed N 2 gas pipe 18 and SiF 4 SiF 4 gas pipe 2 gas valve 13A is installed, are divided into two hands coupled to the same line, one exhaust valve 22 Is connected to the gas exhaust unit 21 via the, and the other is connected to the shower head / upper electrode 7 via the final valve 20. Shower head / upper electrode 7 and high frequency power source 5 on the upper part of chamber 11, heater / lower electrode 9 for placing wafer 8 on the lower part of chamber, low frequency power source 6, and exhaust part 1 on chamber side wall.
0 is provided for each. The N 2 gas pipe 18 may be used if necessary.

【0027】次に本発明の各実施の形態を用いてCVD
膜を形成する場合について説明する。
Next, CVD is performed using each embodiment of the present invention.
The case of forming a film will be described.

【0028】まず第1の実施の形態の図1のCVD装置
を参照して説明する。成膜の第1ステップとしてNH3
ガスバルブ15,SiH4 ガスバルブ16およびファイ
ナルバルブ14を開くことにより、SiH4 ガスおよび
NH3 ガスをシャワーヘッド兼上部電極外周部7Aを経
てチャンバー11に導入し、SiN膜を成膜した。成膜
温度を400℃、チャンバー圧力を4〜5Torrにコ
ントロールした。そして高周波電源5、低周波電源6に
それぞれ約500W、500Wのパワーをかけることに
より、この段階でウェハ8上に膜厚約100nmのSi
N膜が成膜された。
First, description will be made with reference to the CVD apparatus of the first embodiment shown in FIG. NH 3 as the first step of film formation
By opening the gas valve 15, the SiH 4 gas valve 16 and the final valve 14, SiH 4 gas and NH 3 gas were introduced into the chamber 11 through the shower head / upper electrode outer peripheral portion 7A to form a SiN film. The film forming temperature was controlled at 400 ° C. and the chamber pressure was controlled at 4 to 5 Torr. Then, by applying powers of about 500 W and 500 W to the high-frequency power supply 5 and the low-frequency power supply 6, respectively, Si having a film thickness of about 100 nm is formed on the wafer 8 at this stage.
An N film was formed.

【0029】次に第2ステップとして、SiN膜を成膜
後高周波電源5、低周波電源6をOFFし、NH3 ガス
バルブ15,SiN4 ガスバルブ16からチャンバー1
1間の配管内の残留ガスを排気する。
Next, as a second step, after forming the SiN film, the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 are turned off, and the NH 3 gas valve 15 and the SiN 4 gas valve 16 are connected to the chamber 1.
The residual gas in the pipe between 1 is exhausted.

【0030】次に第3ステップとして、ファイナルバル
ブ12を開くことにより、N2 Oガスをシャワーヘッド
兼上部電極外周部7Aを経てチャンバー11に導入し、
ファイナルバルブ13を開くことによりSiF4 ガスを
シャワーヘッド兼上部電極中心部7Bを経てチャンバー
11に導入する。またSiH4 ガスバルブ16およびフ
ァイナルバルブ14を開くことによりSiH4 ガスをチ
ャンバー11に導入し、SiOF膜を成膜した。基板温
度は400℃、チャンバー圧力は4〜5とTorrにコ
ントロールした。そして高周波電源5,低周波電源6に
それぞれ約500W、500Wをかけることにより、こ
の段階でウェハ8上に膜厚約800nmのSiOF膜が
成膜された。
Next, as a third step, by opening the final valve 12, N 2 O gas is introduced into the chamber 11 via the shower head / upper electrode outer peripheral portion 7A,
By opening the final valve 13, SiF 4 gas is introduced into the chamber 11 through the shower head / upper electrode central portion 7B. Further, by opening the SiH 4 gas valve 16 and the final valve 14, SiH 4 gas was introduced into the chamber 11 to form a SiOF film. The substrate temperature was controlled to 400 ° C. and the chamber pressure was controlled to 4 to 5 Torr. Then, by applying approximately 500 W and 500 W to the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6, respectively, a SiOF film having a thickness of approximately 800 nm was formed on the wafer 8 at this stage.

【0031】次に第4ステップとして、SiOF膜を成
膜後高周波電源5、低周波電源6をOFFし、ファイナ
ルバルブ12,13を閉めることにより、N2 Oガス、
SiF4 ガスを停止し、SiH4 ガスバルブ16を閉め
ることによりSiH4 ガスの導入を停止し、ファイナル
バルブ12、13、NH3 ガスバルブ15,SiH4
スバルブ16からチャンバー11間の配管内の残留ガス
を排気する。以下次の成膜のステップに移る。
Next, as a fourth step, after forming the SiOF film, the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 are turned off, and the final valves 12 and 13 are closed, whereby N 2 O gas,
By stopping the SiF 4 gas and closing the SiH 4 gas valve 16, the introduction of the SiH 4 gas is stopped, and the residual gas in the pipe between the final valves 12, 13, the NH 3 gas valve 15, the SiH 4 gas valve 16 and the chamber 11 is removed. Exhaust. Then, the process proceeds to the next film forming step.

【0032】このCVD装置を用いた場合、SiF4
スラインとNH3 ガスラインが分離されているため、ど
のステップにおいてもSiF4 ガスとNH3 ガスが配管
内で合流することがないため、配管に生成物のつまりな
く連続的にSiN膜とSiOF膜との形成が実現でき
た。
When this CVD apparatus is used, since the SiF 4 gas line and the NH 3 gas line are separated, the SiF 4 gas and the NH 3 gas do not merge in the pipe at any step. It was possible to realize the continuous formation of the SiN film and the SiOF film without the product clogged.

【0033】次に第2の実施の形態の図2のCVD装置
を参照して説明する。まず成膜の第1ステップとして、
NH3 ガスバルブ15、SiH4 ガスバルブ16および
ファイナルバルブ14を開くことにより、NH3 ガスお
よびSiH4 ガスをシャワーヘッド兼上部電極7を経て
チャンバー11に導入し、SiN膜を成膜した。このと
きNH3 ガスバルブ15と連動しているファイナルバル
ブ13は閉じている。成膜温度は400℃、チャンバー
圧力は4〜5Torrにコントロールした。そして高周
波電源5,低周波電源6にそれぞれ約500W、500
Wのパワーをかけることにより、この段階でウェハ8上
に膜厚約100nmのSiN膜が成膜された。
Next, description will be given with reference to the CVD apparatus of the second embodiment shown in FIG. First, as the first step of film formation,
By opening the NH 3 gas valve 15, the SiH 4 gas valve 16 and the final valve 14, the NH 3 gas and the SiH 4 gas were introduced into the chamber 11 through the shower head / upper electrode 7 to form a SiN film. At this time, the final valve 13 interlocking with the NH 3 gas valve 15 is closed. The film forming temperature was controlled at 400 ° C. and the chamber pressure was controlled at 4 to 5 Torr. The high-frequency power source 5 and the low-frequency power source 6 have about 500 W and 500
By applying the power of W, a SiN film having a film thickness of about 100 nm was formed on the wafer 8 at this stage.

【0034】次に第2ステップとして、SiN膜を成膜
後高周波電源5,低周波電源6をOFFし、NH3 ガス
バルブ15,SiH4 ガスバルブ16を閉めることによ
り、NH3 ガスおよびSiH4 ガスの導入を停止し、フ
ァイナルバルブ12,13およびNH3 ガスバルブ1
5,SiH4 ガスバルブ16からチャンバー11間の配
管内の残留ガスを排気する。
Next, as a second step, after forming the SiN film, the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 are turned off, and the NH 3 gas valve 15 and the SiH 4 gas valve 16 are closed to remove the NH 3 gas and the SiH 4 gas. Stop the introduction, final valves 12, 13 and NH 3 gas valve 1
5, The residual gas in the pipe between the SiH 4 gas valve 16 and the chamber 11 is exhausted.

【0035】次に第3ステップとして、ファイナルバル
ブ14を閉め、ファイナルバルブ12,13,14から
チャンバー11間の配管内の残留ガスを排気する。
Next, as a third step, the final valve 14 is closed and the residual gas in the pipe between the final valves 12, 13, 14 and the chamber 11 is exhausted.

【0036】次に第4ステップとして、ファイナルバル
ブ12を開くことによりN2 Oガスをシャワーヘッド兼
上部電極外周部7Aを経てチャンバー11に導入し、フ
ァイナルバルブ13を開くことによりSiF4 ガスを、
SiH4 ガスバルブ16およびファイナルバルブ14を
開くことによりSiH4 ガスをシャワーヘッド兼上部電
極7を経てチャンバー11に導入し、SiOF膜を成膜
した。このとき、ファイナルバルブ13と連動している
NH3 ガスバルブ15は閉じている。成膜温度は400
℃、チャンバー圧力は4〜5Torrにコントロールし
た。そして高周波電源5,低周波電源6にそれぞれ約5
00W、500Wをかけることにより、この段階でウェ
ハ8上に膜厚約800nmのSiOF膜が成膜された。
Next, as a fourth step, by opening the final valve 12, N 2 O gas is introduced into the chamber 11 via the shower head / upper electrode outer peripheral portion 7A, and by opening the final valve 13, SiF 4 gas is supplied.
By opening the SiH 4 gas valve 16 and the final valve 14, SiH 4 gas was introduced into the chamber 11 through the shower head / upper electrode 7 to form a SiOF film. At this time, the NH 3 gas valve 15 linked with the final valve 13 is closed. Film formation temperature is 400
The chamber pressure and the chamber pressure were controlled to 4 to 5 Torr. And about 5 each for the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6, respectively.
By applying 00 W and 500 W, a SiOF film having a film thickness of about 800 nm was formed on the wafer 8 at this stage.

【0037】次に第5ステップとして、SiOF膜を成
膜後高周波電源5、低周波電源6をOFFし、ファイナ
ルバルブ12,13を閉めることにより、N2 Oガス、
SiF4 ガスを、バルブ16を閉めることによりSiH
4 ガスの導入を停止し、ファイナルバルブ12、13お
よびNH3 ガスバルブ15,SiH4 ガスバルブ16か
らチャンバー11間の配管内の残留ガスを排気する。
Next, as a fifth step, after forming the SiOF film, the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 are turned off, and the final valves 12 and 13 are closed, so that N 2 O gas,
SiF 4 gas was added to SiH by closing the valve 16.
The introduction of the 4 gas is stopped, and the residual gas in the pipe between the final valves 12 and 13, the NH 3 gas valve 15, and the SiH 4 gas valve 16 and the chamber 11 is exhausted.

【0038】次に第6ステップとして、ファイナルバブ
ル14を閉め、ファイナルバブル12,13,14から
チャンバー11間の配管内の残留ガスを排気する。
Next, as a sixth step, the final bubble 14 is closed, and the residual gas in the pipe between the final bubbles 12, 13, 14 and the chamber 11 is exhausted.

【0039】この装置を用いた場合、どのステップでも
SiF4 とNH3 が配管内で合流しないため、つまりが
発生することなく連続性膜が実現できた。また、第1の
実施の形態と比較し装置の構造として各ガスをチャンバ
ー11内に導入するためのシャワーヘッド兼上部電極7
が各ガス共通となっており、図5に示した従来のCVD
装置から改造する際に配管のみを交換すればよいため、
低コストで実現できるメリットがある。
When this apparatus was used, since SiF 4 and NH 3 did not join in the pipes at any step, a continuous film could be realized without the occurrence of clogging. Further, as compared with the first embodiment, as a structure of the apparatus, a shower head / upper electrode 7 for introducing each gas into the chamber 11 is provided.
Is common to all gases, and the conventional CVD shown in FIG.
Since only the piping needs to be replaced when modifying the equipment,
There is a merit that can be realized at low cost.

【0040】次に第3の実施の形態の図3のCVD装置
を参照して説明する。まず成膜の第1ステップとして、
NH3 ガスバルブ15、SiH4 ガスバルブ16および
ファイナルバルブ14を開くことにより、SiH4 ガス
およびNH3 をNH3 およびSiH4 ガスノズル3Aを
経てチャンバー11Aに導入し、SiN膜を成膜した。
成膜温度は400℃、チャンバー圧力は4〜5mTor
rにコントロールした。そして高周波電源5A,5Bに
それぞれ約1000W〜4000W、約3000〜40
00Wのパワーをかけることにより、この段階でウェハ
8上に膜厚約100nmのSiN膜が成膜された。
Next, description will be given with reference to the CVD apparatus of FIG. 3 of the third embodiment. First, as the first step of film formation,
By opening the NH 3 gas valve 15, the SiH 4 gas valve 16 and the final valve 14, SiH 4 gas and NH 3 were introduced into the chamber 11A via the NH 3 and SiH 4 gas nozzles 3A to form a SiN film.
Deposition temperature is 400 ° C, chamber pressure is 4-5 mTorr
Controlled to r. Then, the high-frequency power supplies 5A and 5B have about 1000 W to 4000 W and about 3000 to 40 W, respectively.
By applying a power of 00 W, a SiN film having a film thickness of about 100 nm was formed on the wafer 8 at this stage.

【0041】次に第2ステップとして、SiN膜を成膜
後高周波電源5A,5BをOFFし、NH3 ガスバルブ
15およびSiF4 ガスバルブ16を閉めることにより
NH 3 ガスおよびSiH4 ガスの導入を停止し、ファイ
ナルバルブ12、13およびNH3 ガスバルブ15,S
iH4 ガスバルブ16からチャンバー11間の配管内の
残留ガスを排気する。
Next, as a second step, a SiN film is formed.
After turning off the high frequency power supplies 5A and 5B,3 Gas valve
15 and SiFFour By closing the gas valve 16
NH 3 Gas and SiHFour Stop the introduction of gas,
Null valves 12, 13 and NH3 Gas valve 15, S
iHFour In the pipe between the gas valve 16 and the chamber 11
Exhaust residual gas.

【0042】次に第3ステップとして、ファイナルバブ
ル12,13およびSiH4 ガスバルブ16を開くこと
により、それぞれN2 OガスをN2 Oガスノズル1A、
SiF4 ガスをSiF4 ガスノズル2AおよびSiH4
ガスをNH3 およびSiH4ガスノズル3Aを経てチャ
ンバー11Aに導入し、SiOF膜を成膜した。成膜温
度は400℃、チャンバー圧力は4〜5mTorrにコ
ントロールした。そして高周波電源5A,5Bにそれぞ
れ約1000W〜4000W、約3000〜4000W
のパワーをかけることにより、この段階でウェハ8上に
膜厚約800nmのSiOF膜が成膜された。
Next, as a third step, the final bubbles 12, 13 and the SiH 4 gas valve 16 are opened to supply N 2 O gas to the N 2 O gas nozzle 1A, respectively.
The SiF 4 gas is fed to the SiF 4 gas nozzle 2A and SiH 4
The gas was introduced into the chamber 11A through the NH 3 and SiH 4 gas nozzles 3A to form a SiOF film. The film forming temperature was controlled at 400 ° C. and the chamber pressure was controlled at 4 to 5 mTorr. And about 1000W-4000W, about 3000-4000W to the high frequency power supplies 5A and 5B, respectively.
By applying the power of, a SiOF film having a film thickness of about 800 nm was formed on the wafer 8 at this stage.

【0043】次に第4ステップとして、SiOF膜を成
膜後高周波電源5A,5BをOFFし、ファイナルバブ
ル12,13およびSiH4 ガスバルブ16を閉めるこ
とによりN2 Oガス、SiF4 ガスおよびSiH4 ガス
の導入を停止し、ファイナルバルブ12,13およびS
iH4 ガスバルブ16からチャンバー11A間の配管内
の残留ガスを排気する。
Next, as a fourth step, after forming the SiOF film, the high frequency power supplies 5A and 5B are turned off, and the final bubbles 12 and 13 and the SiH 4 gas valve 16 are closed, so that the N 2 O gas, the SiF 4 gas and the SiH 4 gas are formed. The introduction of gas is stopped and the final valves 12, 13 and S
The residual gas in the pipe between the iH 4 gas valve 16 and the chamber 11A is exhausted.

【0044】このCVD装置を用いた場合、どのステッ
プでもSiH4とNH3 が配管内で合流しないため、つ
まりが発生することなく連続性膜が実現できた。第1,
第2の実施の形態と比較すると、高密度プラズマを用い
ているため良質な膜を成膜する事ができるというメリッ
トがある。
When this CVD apparatus was used, SiH 4 and NH 3 did not merge in any of the steps at any step, so that a continuous film could be realized without clogging. First,
Compared with the second embodiment, there is an advantage that a high quality film can be formed because high density plasma is used.

【0045】次に第4の実施の形態の図4のCVD装置
を参照して説明する。まず成膜の第1ステップとして、
NH3 ガスバルブ15、SiH4 ガスバルブ16、NH
3 ・SiH4 バルブ14Aおよびファイナルバルブ20
をひらくことにより、SiH 4 ガスおよびNH3 ガスを
シャワーヘッド兼上部電極を経てチャンバー11に導入
し、SiN膜を成膜した。このとき、NH3 ガスバルブ
15と連動しているSiF4 ガスバルブ13Aは閉じて
いる。成膜温度は400℃、チャンバー圧力は4〜5T
orrにコントロールした。そして高周波電源5、低周
波電源6にそれぞれ約500W、500Wのパワーをか
けることにより、この段階でウェハ8上に膜厚約100
nmのSiOF膜が成膜された。
Next, the CVD apparatus of FIG. 4 of the fourth embodiment
Will be described with reference to. First, as the first step of film formation,
NH3 Gas valve 15, SiHFour Gas valve 16, NH
3 ・ SiHFour Valve 14A and final valve 20
Open the SiH Four Gas and NH3 Gas
Introduced into chamber 11 via shower head and upper electrode
Then, a SiN film was formed. At this time, NH3 Gas valve
SiF working with 15Four Close the gas valve 13A
There is. Film formation temperature is 400 ° C, chamber pressure is 4-5T
Controlled to orr. And high frequency power supply 5, low frequency
Power of about 500W and 500W respectively to the wave power source 6
By doing so, the film thickness on the wafer 8 is about 100 at this stage.
nm SiOF film was formed.

【0046】次に第2ステップとして、SiN膜を成膜
後高周波電源5、低周波電源6をOFFし、NH3 ガス
バルブ15、SiF4 ガスバルブ16を閉めることによ
り、SiH4 ガスおよびNH3 ガスの導入を停止し、N
2 ガスバルブ19、SiH4ガスバルブ13A、NH3
ガスバルブ15、SiH4 ガスバルブ16および排気バ
ルブ22からチャンバー11間の配管内の残留ガスを排
気する。
Next, as a second step, after forming the SiN film, the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6 are turned off, and the NH 3 gas valve 15 and the SiF 4 gas valve 16 are closed to remove the SiH 4 gas and the NH 3 gas. Installation stopped, N
2 gas valve 19, SiH 4 gas valve 13A, NH 3
The residual gas in the pipe between the chamber 11 is exhausted from the gas valve 15, the SiH 4 gas valve 16 and the exhaust valve 22.

【0047】次に第3ステップとして、NH3 ・SiH
4 バルブ14Aを閉じN2 ガスバルブ19を開くことに
より、SiF4 ガスバルブ13A、NH3 ・SiH4
ルブ14A、排気バルブ22およびファイナルバルブ2
0間の配管内にN2 を封入する。
Next, as a third step, NH 3 .SiH
By closing the 4 valve 14A and opening the N 2 gas valve 19, the SiF 4 gas valve 13A, the NH 3 · SiH 4 valve 14A, the exhaust valve 22 and the final valve 2
N 2 is sealed in the pipe between 0.

【0048】次に第4ステップとして、排気バルブ22
を開くことにより、N2 ガスバルブ19、SiF4 ガス
バルブ13A、NH3 ・SiH4 バルブ14A、ファイ
ナルバルブ20間の配管内を真空置換する。
Next, as the fourth step, the exhaust valve 22
By opening, the inside of the pipe between the N 2 gas valve 19, the SiF 4 gas valve 13A, the NH 3 · SiH 4 valve 14A, and the final valve 20 is vacuum-replaced.

【0049】次に第5ステップとして、N2 Oガスバル
ブ12をひらくことによりN2 Oガスをシャワーヘッド
兼上部電極7を経てチャンバー11に導入し、排気バル
ブ22を閉じ、SiF4 ガスバルブ13A、NH3 ・S
iH4 バルブ14A、SiH 4 ガスバルブ16およびフ
ァイナルバルブ20を開くことにより、SiF4 ガスお
よびSiH4 ガスをシャワーヘッド兼上部電極7を経て
チャンバー11に導入し、SiOF膜を成膜する。この
とき、SiF4 ガスバルブ13Aと連動しているNH3
ガスバルブ15は閉じている。基板温度は400℃、チ
ャンバー圧力は4〜5とTorrにコントロールした。
そして高周波電源5、低周波電源6にそれぞれ約500
W、500Wをかけることにより、この段階でウェハ8
上に膜厚約800nmのSiOF膜が成膜された。
Next, as a fifth step, N2 O Gas Bar
N by opening knob 122 O gas shower head
It is also introduced into the chamber 11 via the upper electrode 7 and the exhaust valve.
Close the bush 22, SiFFour Gas valve 13A, NH3 ・ S
iHFour Valve 14A, SiH Four Gas valve 16 and
By opening the inner valve 20, SiFFour Gas
And SiHFour Gas is passed through the shower head and upper electrode 7
It is introduced into the chamber 11 and a SiOF film is formed. this
When SiFFour NH linked with gas valve 13A3 
The gas valve 15 is closed. Substrate temperature is 400 ℃,
The chamber pressure was controlled at 4 to 5 and Torr.
The high-frequency power source 5 and the low-frequency power source 6 each have about 500
Wafer 8 at this stage by applying W and 500W
An SiOF film having a film thickness of about 800 nm was formed on top.

【0050】次に第6ステップとして、SiOF膜を成
膜後高周波電源5、低周波電源6をOFFし、N2 Oガ
スバルブ12を閉めることによりN2 Oガスを停止し、
SiF4 ガスバルブ13AおよびSiH4 ガスバルブ1
6をしめることによりSiF 4 ガスおよびSiH4 ガス
を停止し、N2 ガスバルブ19、SiF4 ガスバルブ1
3A、NH3 ガスバルブ15、SiH4 ガスバルブ16
および排気バルブ22らチャンバー11間の配管内の残
留ガスを排気する。
Next, as a sixth step, a SiOF film is formed.
After the film, turn off the high frequency power source 5 and the low frequency power source 6,2 O moth
N by closing the valve 122 Stop O gas,
SiFFour Gas valve 13A and SiHFour Gas valve 1
SiF by tightening 6 Four Gas and SiHFour gas
Stop, N2 Gas valve 19, SiFFour Gas valve 1
3A, NH3 Gas valve 15, SiHFour Gas valve 16
And remaining in the pipe between the exhaust valve 22 and the chamber 11.
Exhaust the residual gas.

【0051】次に第7ステップとして、NH3 ・SiH
4 バルブ14Aを閉じN2 ガスバルブ19を開くことに
より、SiF4 ガスバルブ13A、NH3 ・SiH4
ルブ14A、排気バルブ22およびファイナルバルブ2
0間の配管内にN2 を封入する。
Next, as a seventh step, NH 3 .SiH
By closing the 4 valve 14A and opening the N 2 gas valve 19, the SiF 4 gas valve 13A, the NH 3 · SiH 4 valve 14A, the exhaust valve 22 and the final valve 2
N 2 is sealed in the pipe between 0.

【0052】次に第8ステップとして、第4ステップと
同様に、排気バルブ22を開く事により、N2 ガスバル
ブ19、SiF4 ガスバルブ13A、NH3 ・SiH4
バルブ14A、ファイナルバルブ20間の配管内を真空
置換する。
Next, as the eighth step, as in the fourth step, the exhaust valve 22 is opened to open the N 2 gas valve 19, the SiF 4 gas valve 13A, and the NH 3 · SiH 4 gas.
The inside of the pipe between the valve 14A and the final valve 20 is vacuum replaced.

【0053】このCVD装置を用いた場合、SiN膜ま
たはSiOF膜形成後に配管内を真空にし、その後N2
封入を行いさらに真空置換するため、第2の実施の形態
と比較して効率良く配管内の残留ガスを排気することが
出来るというメリットがある。その結果、どのステップ
でもSiF4 とNH3 が配管内で混ることがないため、
つまりが発生することなく連続性膜が実現できた。
When this CVD apparatus is used, the inside of the pipe is evacuated after forming the SiN film or the SiOF film, and then N 2
Since the sealing is performed and the vacuum replacement is performed, there is an advantage that the residual gas in the pipe can be exhausted more efficiently than in the second embodiment. As a result, SiF 4 and NH 3 do not mix in the pipe at any step,
A continuous film could be realized without the occurrence of clogging.

【0054】この第4の実施の形態を用いた成膜方法で
は、ファイナルバルブ20と排気バルブ22間を真空置
換及びN2 加圧を繰り返したが、真空置換を十分行うこ
とによりN2 封入を略すことも可能である。
In the film forming method using the fourth embodiment, the vacuum replacement and the N 2 pressurization between the final valve 20 and the exhaust valve 22 are repeated, but the N 2 is enclosed by performing the vacuum replacement sufficiently. It is possible to omit it.

【0055】尚、上記実施の形態においては、本発明を
平行平板型プラズマCVD装置及び高密度プラズマCV
D装置に適用した場合について説明したが、プラズマを
別の場所で発生させ、このプラズマをチャンバー内に導
入する構造を有するリモートプラズマCVD装置に適用
できることは勿論である。
In the above embodiment, the present invention is applied to the parallel plate type plasma CVD apparatus and the high density plasma CV.
The case of application to the D apparatus has been described, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a remote plasma CVD apparatus having a structure in which plasma is generated at another location and the plasma is introduced into the chamber.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、同一チャ
ンバーでSiN膜とSiOF膜を連続して成膜するプラ
ズマCVD装置において、NH3 ガスとSiF4 ガスを
別々のガスラインまたはNH3 ガス配管とSiF4 ガス
配管それぞれに連動している別々のバルブが設置されて
いるガスラインにてチャンバーへ導入するため、SiF
4 ガスとNH3 ガスが配管内にて常温で反応することが
なく、そのため配管内にNH3 とSiF4 の反応物
〔(NH42 SiF6 〕が生成されず、配管のつまり
や反応物の生成が防止できるという効果がある。また、
SiN膜、SiOF膜を連続で同一チャンバーで成膜で
きることからコストの低減およびスループットの向上を
図ることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the same char is used.
A continuous deposition process for the SiN film and the SiOF film.
In the Zuma CVD equipment, NH3 Gas and SiFFour Gas
Separate gas line or NH3 Gas piping and SiFFour gas
Separate valves are installed that are linked to each pipe
Introduced into the chamber with the existing gas line, SiF
Four Gas and NH3 The gas may react in the pipe at room temperature.
No, therefore NH in the pipe3 And SiFFour Reactant
[(NHFour )2 SiF6 ] Is not generated,
It has an effect of preventing the formation of a reaction product. Also,
SiN film and SiOF film can be continuously formed in the same chamber.
Can reduce costs and improve throughput.
The effect is that it can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すCVD装置の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a CVD apparatus showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示すCVD装置の
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a CVD apparatus showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態を示すCVD装置の
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a CVD apparatus showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態を示すCVD装置の
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a CVD apparatus showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来のCVD装置の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional CVD apparatus.

【図6】従来の他のCVD装置の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of another conventional CVD apparatus.

【図7】従来の他のCVD装置の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of another conventional CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1A N2 Oガス配管 2、2A SiF4 ガス配管 3 NH3 ガス配管 3A NH3 およびSiH4 ガスノズル 4 SiH4 ガス配管 5、5A、5B 高周波電源 6 低周波電源 7 シャワーヘッド兼上部電極 7A シャワーヘッド兼上部電極外周部 7B シャワーヘッド兼上部電極中心部 8 ウェハ 9 ヒーター兼下部電極 10、10A 排気部 11、11A チャンバー 12 ファイナルバルブ 13 ファイナルバルブ 13A SiF4 ガスバルブ 14、14B ファイナルバルブ 14A NH3 ・SiH4 バルブ 15 NH3 ガスバルブ 16 SiH4 ガスバルブ 18 N2 ガス配管 19 N2 ガスバルブ 20 ファイナルバルブ 21 ガス排気部 22 排気バルブ 23 ファイナルバルブ1, 1A N 2 O gas pipe 2, 2A SiF 4 gas pipe 3 NH 3 gas pipe 3A NH 3 and SiH 4 gas nozzle 4 SiH 4 gas pipe 5, 5A, 5B High frequency power source 6 Low frequency power source 7 Shower head / upper electrode 7A Shower head / upper electrode outer peripheral part 7B Shower head / upper electrode central part 8 Wafer 9 Heater / lower electrode 10, 10A Exhaust part 11, 11A Chamber 12 Final valve 13 Final valve 13A SiF 4 gas valve 14, 14B Final valve 14A NH 3 SiH 4 valve 15 NH 3 gas valve 16 SiH 4 gas valve 18 N 2 gas pipe 19 N 2 gas valve 20 final valve 21 gas exhaust part 22 exhaust valve 23 final valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 善昭 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 石川 重男 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−302523(JP,A) 特開 平10−144683(JP,A) 特開 平8−213378(JP,A) 特開 平6−281052(JP,A) 特開 昭64−47872(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/31 C23C 16/34 C23C 16/40 C23C 16/455 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshiaki Tsuchiya 5-7-1, Shiba, Minato-ku, Tokyo Within NEC Corporation (72) Inventor Shigeo Ishikawa 5-7-1, Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC (56) References JP 63-302523 (JP, A) JP 10-144683 (JP, A) JP 8-213378 (JP, A) JP 6-281052 (JP, A) JP 64-47872 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/31 C23C 16/34 C23C 16/40 C23C 16/455

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 同一チャンバー内でシリコン窒化膜とフ
ッ素含有シリコン酸化膜を形成するプラズマCVD装置
において、シリコン窒化膜の原料ガスの一部としてNH
3 ガスを導入するNH3 ガス配管と、フッ素含有シリコ
ン酸化膜の原料ガスの一部としてSiF4 ガスを導入す
るSiF4 ガス配管を別々にシャワーヘッド兼上部電極
に接続したことを特徴とするプラズマCVD装置。
1. In a plasma CVD apparatus for forming a silicon nitride film and a fluorine-containing silicon oxide film in the same chamber, NH is used as a part of a raw material gas for the silicon nitride film.
3 and NH 3 gas pipe for introducing a gas, a plasma, characterized in that connected to the fluorine-containing silicon oxide film as part SiF 4 SiF 4 gas showerhead-upper electrode separately pipe for introducing a gas of the material gas CVD equipment.
【請求項2】 前記シャワーヘッド兼上部電極は、Si
4 ガスを導入するSiF4 ガス配管が接続されたシャ
ワーヘッド兼上部電極中心部とその他のガス配管が接続
されたシャワーヘッド兼上部電極周辺部とから構成され
ている請求項1記載のプラズマCVD装置。
2. The shower head / upper electrode is made of Si.
The plasma CVD according to claim 1, comprising a shower head / upper electrode center portion connected to a SiF 4 gas pipe for introducing F 4 gas and a shower head / upper electrode peripheral portion connected to another gas pipe. apparatus.
【請求項3】 同一チャンバー内でシリコン窒化膜とフ
ッ素含有シリコン酸化膜を形成するプラズマCVD装置
において、シリコン窒化膜の原料ガスの一部としてNH
3 ガスを導入するNH3 ガス配管と、フッ素含有シリコ
ン酸化膜の原料ガスの一部としてSiF4 ガスを導入す
るSiF4 ガス配管が合流する手前でそれぞれ別々のバ
ルブを持ち、SiF4 ガス配管に設置されたバルブとN
3 ガス配管に設置されたバルブとが互いに連動してお
り、一方が開いているときは他方は閉じるように構成さ
れていることを特徴とするプラズマCVD装置。
3. In a plasma CVD apparatus for forming a silicon nitride film and a fluorine-containing silicon oxide film in the same chamber, NH is used as a part of a raw material gas for the silicon nitride film.
3 and NH 3 gas pipe for introducing a gas, has its own separate valve in front of SiF 4 gas pipe merges to introduce SiF 4 gas as part of the raw material gas of the fluorine-containing silicon oxide film, the SiF 4 gas pipe Installed valve and N
A plasma CVD apparatus characterized in that a valve installed in an H 3 gas pipe is interlocked with each other, and when one is open, the other is closed.
【請求項4】 前記SiF4 ガス配管に設置されたバル
ブと前記NH3 ガス配管に設置されたバルブと前記チャ
ンバー間にバルブを持ち、これらバルブ間のガス配管内
を単独に真空置換できる機構を有する請求項3記載のプ
ラズマCVD装置。
4. A mechanism having a valve installed in the SiF 4 gas pipe, a valve installed in the NH 3 gas pipe, and a valve between the chambers so that the gas pipe between the valves can be independently vacuum-replaced. The plasma CVD apparatus according to claim 3, which comprises.
【請求項5】 前記SiF4 ガス配管に設置されたバル
ブと前記NH3 ガス配管に設置されたバルブと前記チャ
ンバー間にバルブを持ち、これらバルブ間のガス配管内
を単独に真空置換及びN2 加圧を繰り返しできる機構を
有する請求項3記載のプラズマCVD装置。
5. A valve installed in the SiF 4 gas pipe, a valve installed in the NH 3 gas pipe, and a valve between the chambers, and the gas pipe between these valves is evacuated and N 2 is singly replaced. The plasma CVD apparatus according to claim 3, further comprising a mechanism capable of repeating pressurization.
【請求項6】 プラズマCVD装置は、平行平板型プラ
ズマCVD装置又は高密度プラズマCVD装置又はリモ
ートプラズマCVD装置である請求項1又は請求項3記
載のプラズマCVD装置。
6. The plasma CVD apparatus according to claim 1 or 3, wherein the plasma CVD apparatus is a parallel plate type plasma CVD apparatus, a high density plasma CVD apparatus, or a remote plasma CVD apparatus.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100536797B1 (en) * 2002-12-17 2005-12-14 동부아남반도체 주식회사 Chemical vapor deposition apparatus
JP4947766B2 (en) * 2006-03-30 2012-06-06 東レエンジニアリング株式会社 Method for forming silicon-based thin film
KR100870567B1 (en) * 2007-06-27 2008-11-27 삼성전자주식회사 A method of plasma ion doping process and an apparatus thereof
US8851012B2 (en) * 2008-09-17 2014-10-07 Veeco Ald Inc. Vapor deposition reactor using plasma and method for forming thin film using the same
US8770142B2 (en) * 2008-09-17 2014-07-08 Veeco Ald Inc. Electrode for generating plasma and plasma generator
US8871628B2 (en) * 2009-01-21 2014-10-28 Veeco Ald Inc. Electrode structure, device comprising the same and method for forming electrode structure
WO2010095901A2 (en) 2009-02-23 2010-08-26 Synos Technology, Inc. Method for forming thin film using radicals generated by plasma
US8758512B2 (en) 2009-06-08 2014-06-24 Veeco Ald Inc. Vapor deposition reactor and method for forming thin film
US8771791B2 (en) 2010-10-18 2014-07-08 Veeco Ald Inc. Deposition of layer using depositing apparatus with reciprocating susceptor
US8877300B2 (en) 2011-02-16 2014-11-04 Veeco Ald Inc. Atomic layer deposition using radicals of gas mixture
US9163310B2 (en) 2011-02-18 2015-10-20 Veeco Ald Inc. Enhanced deposition of layer on substrate using radicals
JP6807420B2 (en) * 2019-02-21 2021-01-06 株式会社Kokusai Electric Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices and programs

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